Question

14．定值電阻R₁、R₂和標有額定功率為“0.9W”字樣白熾燈L和特殊電子元件E并聯接在電路中，且R₁＜R₂，改變電路兩端電壓U，通過每個電阻、電燈和特殊電子元件的電流也相應改變，根據實驗數據繪出R₁、R₂、R_L和R_E的I一U（或U一I）圖線，如圖所示．

（1）圖中OA表示的是R₁的電流與電壓的圖象；OD表示的是電燈R_L的電流與電壓的圖象（填“OA”“OB”“OC”或“OD”）
（2）若將定值電阻R₁與特殊電子元件E并聯后接在電壓為3V電路中，電路消耗的總功率是1.95W；
（3）若將定值電阻R₂與白熾燈L串聯后，接在電壓為3.5V的電路中，則電阻R₂在1分鐘內產生的熱量是22.5J．

Answer 1

分析 （1）從第一個圖象中任找一組定值電阻R₁、R₂的電流和對應的電壓，根據歐姆定律可知電壓相同時，電流越大電阻越小，進一步根據R₁＜R₂確定OA代表的電阻；再根據燈泡的電阻隨著電壓的增大，功率增大，亮度增加，燈絲溫度升高，因此電阻變大結合圖象判斷表示白熾燈的I-U圖線；最后分析特殊電子元件E的電阻隨電壓的變化．
（2）根據定值電阻R₁與特殊電子元件E的I-U圖線找到3V時對應的電流，再根據并聯電路的電流特點求出總電流，最后根據P=UI求出此時電路消耗的總功率．
（3）根據串聯電路各處的電流相等結合定值電阻R₂與白熾燈L的I-U圖線，找到滿足條件的電壓，根據純電阻電路Q=W=UIt求出電阻R₂在1分鐘內產生的熱量．

解答 解：（1）由第一幅圖象可知，當兩電阻兩端的電壓相同時，通過定值電阻A的電流比B大，由歐姆定律可知A的電阻小、B的電阻大；因R₁＜R₂，所以OA表示的是R₁的I-U圖線；
由第二幅圖象可知，電壓增大，電流增大，但電流的變化量比電壓的變化量大，根據歐姆定律可知OC表示的是電阻在減小；
從第三幅圖象可知，電壓增大，電流增大，但電壓的變化量大于電流的變化量，根據歐姆定律可知OD表示的是電阻在變大；
因白熾燈的電阻會隨溫度的升高而變大（即白熾燈的電壓變大，功率變大、溫度升高），所以OD表示的是電燈R_L的I-U圖線，則OC表示的是電子元件E的I-U圖線．
（2）將定值電阻R₁與特殊電子元件E并聯，讀圖可知，當電壓為U=3V時，R₁中的電流為I₁=0.35A，電子元件中的電流為I_E=0.3A，
電路中的總電流為：I′=I₁+I_E=0.35A+0.3A=0.65A，
電路的總功率為：P_總=UI′=3V×0.65A=1.95W．

（3）將定值電阻R₂與白熾燈L串聯，讀圖可知，當電流為I=0.15A時，燈泡兩端的電壓為U_L=1V，R₂兩端的電壓為U₂=2.5V，此時電路兩端的電壓為U=U_L+U₂=1V+2.5V=3.5V，符合題意；
則電阻R₂在1分鐘內產生的熱量：Q₂=W₂=U₂It=2.5V×0.15A×60s=22.5J．
故答案為：（1）OA；OD；（2）1.95；（3）22.5．

點評 本題綜合考查了串并聯電路的特點、歐姆定律和電功公式的應用；關鍵是抓住圖象橫縱坐標表示的物理量，結合歐姆定律進行分析，重點考查學生分析能力和知識綜合運用能力；難點有二：一是結合燈泡的電阻與溫度有關判斷其I-U圖線；二是結合串聯電路各處的電流相等和總電壓等于各分電壓之和找出符合電源電壓的電流值及燈泡、R₂兩端的電壓．